宇宙航行教学设计

短美文网>总结>教学资源>

宇宙航行教学设计

时间：2023-11-10 08:47:34 教学资源投诉投稿

相关推荐

宇宙航行教学设计

　　作为一名专为他人授业解惑的人民教师，时常需要用到教学设计，教学设计要遵循教学过程的基本规律，选择教学目标，以解决教什么的问题。那么大家知道规范的教学设计是怎么写的吗？以下是小编精心整理的宇宙航行教学设计，欢迎阅读与收藏。

宇宙航行教学设计

宇宙航行教学设计1

　　一、设计思想

　　宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。

　　学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。

　　本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。

　　本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。

　　二、教学目标

　　（一）知识和能力目标

　　1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。

　　2．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。

　　3．理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

　　（二）过程与方法目标

　　1．在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。

　　2．通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。

　　（三）情感态度与价值观目标

　　1．通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。

　　2．通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。

　　3．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

　　三、教学重点

　　1．第一宇宙速度的推导。

　　2．卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的`关系。

　　四、教学难点

　　卫星的发射速度与运行速度的关系。

　　五、教学方法

　　探究、讲授、讨论。

　　六、教学准备

　　多媒体。

　　七、教学过程

　　（一）引入新课

　　通过前面的学习我们知道了，人类通过站在地球上的观测，认识到了天体做什么样的运动，并进一步弄清了天体为什么要做这样的运动。然而人类并不满足于只站在地球上探索宇宙的奥秘。本节课，我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。（利用幻灯片，向学生展示一些航天类的图片，以激发学生的学习兴趣。）

　　（二）推进新课

　　牛顿的思考

　　探究：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？

　　先让学生思考、讨论，教师可根据学生情况引导学生思考。

　　我们知道，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大。如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？（不能）

　　早在16世纪道的牛顿就曾思考过这个问题。（播放卫星发射原理动画，并向学生分析）

　　从地球上最高的山峰上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远。如果抛出的速度足够大，物体就不在落回地面，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。

　　宇宙速度

　　探究：以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？

　　1．第一宇宙速度

　　物体最终绕地球表面做匀速圆周运动，引力为其做圆周运动提供向心力。

　　代入数据得v=7．9/s

　　这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。

　　如果发射速度大于第一宇宙速度，结果会怎样呢？

　　2．第二宇宙速度

　　当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=11．2/s。我们把v=11．2/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。

　　3．第三宇宙速度

　　物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16．7v/s。这个速度叫做第三宇宙速度。

　　卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

　　探究：目前为止，人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？

　　学生可能的答案：质量、轨道半径……

　　我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，则有

　　可得：

　　结论：线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关，仅由轨道半径决定。

　　当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小为地球半径（r=R），此时线速度最大，角速度最大，周期最小。则

　　=7．9/s

　　=1．24×10-3rad/s

　　=84in

　　即卫星绕地球运行的最大速度为7．9/s。

　　人造卫星的发射速度与运行速度

　　（播放嫦娥一号发射的模拟视频，让学生了解卫星发射的全过程，学生也将对发射速度和运行速度有一个了解。）

　　1．发射速度

　　发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。

　　2．运行速度

　　运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。

　　梦想成真

　　学生先阅读，然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）

　　其实早在六百多年前的明朝，一个名叫万户的人就曾有“飞天”的壮举，但最终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。

　　19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。

　　1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。

　　1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。

　　1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。

　　1070年，中国第一颗人造卫星发射成功。

　　20xx年10月15日，中国第一次载人飞行。

　　20xx年，嫦娥一号成功发射。

　　然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。

　　1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。

　　20xx年2月1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。

　　（三）课堂小结

　　尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？这些都是留给大家待以解决的问题。

宇宙航行教学设计2

　　一、教材分析

　　《宇宙航行》系新课程人教版必修2第七章第五节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。

　　二、教学目标

　　（一）知识与技能

　　（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；

　　（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；

　　（3）简单了解航天发展史。

　　（4）能用所学知识求解卫星基本问题。

　　（二）过程与方法

　　（1）培养学生科学探索能力；

　　（2）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；

　　（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

　　（三）情感态度与价值观

　　介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

　　课时安排：一节课

　　教具：多媒体课件(flash 8制作)、投影仪、计算机

　　三、设计理念

　　学科教学活动以学生为主体，促进学生知识、能力、品德三维一体的全面发展，这是本课件设计的基本理念。学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法：在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。

　　四、教学重点、难点

　　（1）第一宇宙速度的推导；

　　（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；

　　（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。

　　五、教学方法

　　启发探究式教学、多媒体辅助教学。

　　六、教学准备：

　　多媒体制作，月球绕地球转动演示仪、投影仪、计算机。

　　七、教学过程

　　（一）创设情境，激发情感，引入新课

　　1．利用多媒体播放视频：（1）人造卫星发射，（2）人造卫星在圆形轨道上的运行。

　　2．演示月亮绕地球转动。

　　提出问题：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？

　　（二）人造地球卫星

　　1．抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？

　　2．牛顿的思考与设想：

　　△抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？

　　△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。

　　△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。

　　△动画展示牛顿的设想过程。

　　引出人造地球卫星（简称人造卫星）的概念。

　　（三）宇宙速度

　　1、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。进行提示想想杂技水流星，水到了最高点为什么不掉来，一起探索原因，直到得出结论。围绕线速度问题，让学生猜测高轨道还是低轨道的人造卫星线速度更大。

　　问题

　　猜测

　　如何验证

　　利用这样的教学设计，力求真正的体现学生的主体地位和老师的主导作用。强调学生自己探究、自行分析的能力，得出结论：

　　2GMGMmvvm由此解出2rrr学生证实了刚才的猜测，在这一基础上，让同学们自己研究ω 、T和半径r的关系，每位同学都能找到：

　　GM，随着半径增大，ω减小3

　　r3rT2，随着半径增大，T变大

　　接下去的任务就是如何导出第一宇宙速度，在点评公式时，提示学生，半径是不是有什么特殊的情况，运行的最小半径为多少？让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下，运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星，半径近似等于地球半径，也就是最大的线速度，学生得出：

　　24可以近似认为r=R，将此代入，地球质量为5.89×10Kg，6-1122半径为R=6.37×10m，G=6.67×10N·m/Kg

　　1124GM6.67105.8910vm/s=7.9Km/s 16R6.3710

　　v=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一1宇宙速度。

　　所以这些结论都是由学生在学习小组中探究得到，学生的自信心得到极大的满足，更主要使他们从被动接受变为主动索取，使学生乐学，好学。

　　学生思考：

　　（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？

　　（2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？

　　（3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？

　　从能的角度，圆周运动的公式引导学生分析二者的不同。

　　学生思考：

　　我们刚研究过，当卫星的轨道半径越大时，卫星绕地球旋转时的速度越小，卫星发射时越难，送入轨道需要消耗的能量越多，发射的速度必须越大，由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少？学生分析得出v≥7.9km/s引导：发射速度越大，人造卫星就进入更高的轨道，当速度大到某一值时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度，它的大小为v=11.2km/s。

　　2同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间，速度必须等于或大于16.7km/s，这个速度叫第三宇宙速度。

　　动画展示三个宇宙速度

　　（四）让学生具有振兴中华的使命感与责任感

　　本节课的最后，播放了一段美国登月的.视频，让学生发现一些奇妙的物理现象，引导学生发现月球的背景是什么颜色，宇航员行走的模样等等，预计不久的将来，哪个国家也将登上月球，同学们高呼“中国”，那么我们现在能做些什么呢，让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。

　　（五）练习反馈，拓展延伸：

　　［题1］“20xx年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部运动看作绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度（已243知地球的质量为M =6.0×10Kg，地球的半径R =6.4×10Km）。

　　1、学生独立思考，计算周期T的大小并推导出高度与地球质量、半径、周期等物理量之间的关系公式，代入相关数据进行计算得到结果。

　　2、教师检查，然后师生共同评价、指出问题。使学生学以致用，掌握正确的解题思路和方法。

　　［题2］金星的半径是地球的0.95倍，质量是地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？

　　1、教师点拨引导学生通过联想得出解题的两种方法，将计算结果与正确结果进行比较。

　　2、拓展：将天体运动的椭圆轨道近似为圆。所有环绕中心天体做圆周运动所需向心力，均由中心天体的万有引力提供。

　　（六）小结与作业布置

　　1．阅读教科书上P76的科学漫步“黑洞”

　　2．上网查阅：

　　（1）人造卫星的种类

　　（2）同步卫星的含义及特点

　　八、综合评价：

　　这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。